一氧化碳中毒通常情况下会导致主要的器官衰竭，会有脑、肺、心脏、肝脏、肾脏等多器官衰竭的情况，尤其是耗氧量和需氧量比较大的器官，会因为一氧化碳中毒导致氧气供应不足，而引起器官衰竭。

在大浓度一氧化碳突然被人体摄入以后，体内会形成碳氧血红蛋白血症，一氧化碳和体内的血红蛋白进行结合，结合能力是氧气结合能力的240倍甚至以上。

患者会因此出现乏氧，在细胞组织缺氧的情况下，多器官组织都会出现氧气代谢障碍。所以会导致多器官功能衰竭，患者会因此而出现不同程度的临床症状。